CN103773682B - 细胞磁分选系统、分选装置和处理设备 - Google Patents

细胞磁分选系统、分选装置和处理设备 Download PDF

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Abstract

一种细胞磁分选系统，包括细胞溶液源、溶液驱动装置、细胞连续磁分选装置、目标细胞收集容器、残液收集容器和控制单元，细胞连续磁分选装置包括旋转磁场发生器、互为正反向地环绕在旋转磁场发生器上的正螺线管和逆螺线管，正螺线管的一端连通到细胞溶液源，另一端通过T形管与逆螺线管的一端连接，T形管的入口与正螺线管的出口连通，T形管的第一出口连通到逆螺线管的入口，第二出口连通到目标细胞收集容器的入口，第二出口方向与正螺线管绕线方向一致，第一出口方向与正螺线管绕线方向相反。还揭示了一种细胞磁分选装置和一种处理设备。该系统结构简单，高效可靠，适合连续分离，能避免环境因素对操作过程的污染，可实现高质量的细胞分选。

Description

细胞磁分选系统、分选装置和处理设备
技术领域
本发明涉及一种细胞磁分选系统、分选装置和处理设备。
背景技术
磁性材料通过生物技术可以与靶细胞特异性结合，利用磁标记的靶细胞的磁性，用电磁方法分选出高度特异性的靶细胞（目标细胞）,是细胞医疗和细胞科研活动的关键性步骤。现有的细胞分选方案和细胞分选装置存在着操作较复杂、分选效率低、分选纯度不高和分选环境控制不足等弊端。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术的不足，提供一种细胞磁分选系统，其结构简单，高效可靠，适合连续分离、能避免环境因素对操作过程的污染，可实现高质量的细胞分选。
本发明的另一目的是提供用于细胞磁分选系统的细胞磁分选装置。
本发明的又一目的是提供具有该细胞磁分选系统的处理设备。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种细胞磁分选系统，包括细胞溶液源、溶液驱动装置、细胞连续磁分选装置、目标细胞收集容器、残液收集容器和控制单元，所述细胞连续磁分选装置包括旋转磁场发生器、互为正反向地环绕在所述旋转磁场发生器上的正螺线管和逆螺线管，所述正螺线管的一端连通到所述细胞溶液源的溶液出口，另一端通过T形管与所述逆螺线管的一端连接，所述T形管的入口与所述正螺线管的出口连通，所述T形管的第一出口连通到所述逆螺线管的入口，第二出口连通到所述目标细胞收集容器的入口，第二出口方向与所述正螺线管的绕线方向一致，第一出口方向与所述正螺线管的绕线方向相反，所述控制单元通过控制线路连接所述细胞连续磁分选装置和所述溶液驱动装置，用于控制所述细胞连续磁分选装置产生磁作用力，并控制所述溶液驱动装置将所述细胞溶液源中的溶液驱动，经所述T形管,使未标记细胞和磁标记细胞分别流入到所述残液收集容器和所述目标细胞收集容器。
所述T形管的入口和第一、第二出口的起始部分均设置有液流停止开关。
还包括与所述T形管的第二出口相连用于向所述第二出口处施加负压的装置。
所述溶液驱动装置采用溶液管道蠕动挤压方式驱动，包括设置在所述细胞溶液源和所述细胞连续磁分选装置之间的主液泵和设置在所述细胞连续磁分选装置和所述目标细胞收集容器之间的从液泵。
所述控制单元包括通过控制线路连接所述溶液驱动装置的溶液流速控制器和连接所述细胞连续磁分选装置的磁场控制器，通过所述溶液流速控制器和磁场控制器控制未标记细胞和磁标记细胞在所述T形管的第二出口处反向运动完成磁标记细胞分选。
一种处理设备，具有所述的细胞磁分选系统。
一种细胞磁分选装置，包括旋转磁场发生器、互为正反向地环绕在所述旋转磁场发生器上的正螺线管和逆螺线管，所述正螺线管的一端连通到所述细胞溶液源的溶液出口，另一端通过T形管与所述逆螺线管的一端连接，所述T形管的入口与所述正螺线管的出口连通，所述T形管的第一出口连通到所述逆螺线管的入口，第二出口连通到所述目标细胞收集容器的入口，第二出口方向与所述正螺线管的绕线方向一致，第一出口方向与所述正螺线管的绕线方向相反。
所述T形管的入口和第一、第二出口的起始部分均设置有液流停止开关。
还包括与所述T形管的第二出口相连用于向所述第二出口处施加负压的装置。
本发明有益的技术效果在于：
旋转磁场发生器、互为正反向的正螺线管和逆螺线管设计巧妙地实现磁标记细胞与液体流动方向相反的逆向螺旋移动，同时T形管设计巧妙地使磁标记细胞受到磁力作用逆溶液流动方向移动进入目标细胞收集容器，而未标记的细胞顺溶液流动方向移行进入残液收集容器，实现不间断的磁标记细胞连续磁分选，从而减少分选时间，有利于临床级别大规模的细胞分离。通过所述溶液流速控制器和磁场控制器分别控制未标记细胞和磁标记细胞反向运动方式完成磁标记细胞分选。
通过控制电磁流体和溶液流体的反向运动，使移液和分选同时进行，实现细胞快速有效分离，可提高细胞分选质量；逆向螺线管设计，有利于增加细胞分选数量，提高细胞分选纯度；系统可级联，从而实现连续二次分选或连续细胞清洗，减少分选时间。
本发明结构简单，高效可靠，分选处在密闭的管道中进行，能避免环境因素对操作过程的污染，可获得高数量和高纯度的分选细胞产品，有利于分选临床级别的细胞制品。
进一步地，通过在T形管入口和出口的起始部分设置液流停止开关，方便控制单元通过控制线路控制目标细胞的漂洗和回收，实现细胞分离、漂洗和回收罐装工艺一次完成。
附图说明
图1为本发明细胞磁分选系统实施例的结构示意图；
图2为本发明细胞连续磁分选装置实施例的结构示意图；
图3为图2所示的细胞连续磁分选装置的俯视图。
具体实施方式
以下通过实施例结合附图对本发明进行进一步的详细说明。
参阅图1至图3，在一些实施例里，细胞磁分选系统包括细胞溶液源1、细胞连续磁分选装置2、残液收集容器3、目标细胞收集容器4、主液泵5、从液泵6、溶液流速控制器7以及磁场控制器8。细胞连续磁分选装置2包括旋转磁场发生器13、互为正反向地环绕在旋转磁场发生器13上的正、逆螺线管12、12′和连接在正、逆螺线管12、12′之间的T形管11。细胞溶液源1经过主液泵5连接细胞连续磁分选装置2的溶液入口，细胞连续磁分选装置2的残液出口连接残液收集容器3，细胞连续磁分选装置2的T形管11的第二出口即分选口经过从液泵6连接到目标细胞收集容器4。溶液流速控制器7的控制线路连接主液泵5和从液泵6。磁场控制器8的控制线路连接细胞连续磁分选装置2。
使用时，溶液流速控制器7控制主液泵5从细胞溶液源1吸取经磁标记的细胞溶液并注入细胞连续磁分选装置2，磁场控制器8的控制线路控制连续磁分选装置2的旋转磁场发生器13产生旋转磁场，施加磁旋转作用力到流入螺线管中的磁标记的细胞上，使磁标记细胞与液体流动方向相反的逆向螺旋移动，实现目标细胞分选。溶液流速控制器7驱动从液泵6将分选后的目标细胞溶液移入目标细胞收集容器4，剩余残余溶液导入残液收集容器3。
主液泵5除了提供从细胞溶液源1取液并注入细胞连续磁分选装置2的驱动力，还提供推动细胞溶液分离后注入目标细胞收集容器4和残液收集容器3的驱动力。从液泵6提供的驱动力可补偿分离后目标细胞溶液流速以提高细胞分离效率。通过增设从液泵6，控制其配合主液泵5协同工作，可提高目标细胞的分选速度和分选质量。
参阅图2和图3，在一些实施例里，细胞连续磁分选装置2中，正螺线管12的一端作为连通到细胞溶液源1的进液口9，正螺线管12的另一端通过T形管11与逆螺线管12′的一端连接，逆螺线管12′的另一端作为连通到残液收集容器3的出液口10，T形管11的两个对端分别连接正螺线管12和逆螺线管12′，T形管11的第一出口连通到逆螺线管12′的入口,第一出口方向与正螺线管12的绕线方向相反，T形管11的第二出口方向与正螺线管12的绕线方向一致，T形管11的第二出口为连通到目标细胞收集容器4的分选口。工作过程中，在磁场控制器控制下，旋转磁场部件13在正逆螺线管12、12′中产生的旋转磁场吸附并移动目标细胞，在正螺线管12段即螺线管正向阶段，经过磁标记的目标细胞受磁场作用加速向T形管11的分选口移动，而在逆螺线管12′段即螺线管反向阶段，经过磁标记的目标细胞受磁场作用逆液体流向向T形管11的分选口移动，从而，经过磁标记的目标细胞在T形管11的分选口富集并分离排出至目标细胞收集容器4。
参阅图2，标号18代表的图形显示了磁标记细胞和未标记细胞在细胞连续磁分选装置2各阶段受力状态。图中，黑色实心圆表示磁标记细胞，空心圆表示未标记细胞，较细的箭头表示液体流动力，较粗的箭头表示磁作用力。细胞溶液从进液口9输入，其中经磁标记的目标细胞在正螺线管12和旋转磁场5共同作用下快速到达T形管处，逆螺线管12′和旋转磁场5的共同作用对磁标记细胞产生阻力，阻止其继续沿逆螺线管流出，由此，经磁标记的目标细胞会富集在T形管11处并从分选口排出。当T形管第二出口起始部开关关闭时，可实行双向螺线管道冲洗；当T形管第一出口起始部开关关闭时，可实行T形管第二出口管道和细胞收集容器的目标细胞漂洗和罐装；可在T形管11的分选口处施加适当的负压以便将富集的目标细胞引出。另外，未标记磁的细胞由于磁场对其无磁力作用，不会出现被正螺线管12加速、被逆螺线管12′阻止、在T形管处富集的现象，故会顺利通过逆螺线管12′从出液口10导出。
磁场控制器8的控制线路也可以连接溶液流速控制器7，溶液流速控制器7和磁场控制器8可协调驱动细胞连续磁分选装置2，达到高效、高质量的细胞分选效果。
另一些实施例中是关于一种处理设备，该处理设备可以是用于细胞医疗或细胞科研的各种设备，其可具有上述任一种实施例的细胞磁分选系统。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。例如，所属技术领域的普通技术人员能够理解，提供液体流动力的装置除了采用液泵之外，也可以采用其他任何能够驱动液流的设备。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种细胞磁分选系统，其特征在于,包括细胞溶液源、溶液驱动装置、细胞连续磁分选装置、目标细胞收集容器、残液收集容器和控制单元，所述细胞连续磁分选装置包括旋转磁场发生器、互为正反向地环绕在所述旋转磁场发生器上的正螺线管和逆螺线管，所述正螺线管的一端连通到所述细胞溶液源的溶液出口，另一端通过T形管与所述逆螺线管的一端连接，所述T形管的入口与所述正螺线管的出口连通，所述T形管的第一出口连通到所述逆螺线管的入口，第二出口连通到所述目标细胞收集容器的入口，第二出口方向与所述正螺线管的绕线方向一致，第一出口方向与所述正螺线管的绕线方向相反，所述控制单元通过控制线路连接所述细胞连续磁分选装置和所述溶液驱动装置，用于控制所述细胞连续磁分选装置产生磁作用力，并控制所述溶液驱动装置将所述细胞溶液源中的溶液驱动，经所述T形管,使未标记细胞和磁标记细胞分别流入到所述残液收集容器和所述目标细胞收集容器；其中，所述旋转磁场发生器在正、逆螺线管中产生的旋转磁场吸附并移动磁标记细胞，在正螺线管段，经过磁标记的目标细胞受磁场作用加速向所述T形管的分选口移动，而在逆螺线管段，经过磁标记的目标细胞受磁场作用逆液体流向向所述T形管的分选口移动，从而经过磁标记的目标细胞在所述T形管的分选口富集并排出至所述目标细胞收集容器。
2.如权利要求1所述的细胞磁分选系统，其特征在于,所述T形管的入口和第一、第二出口的起始部分均设置有液流停止开关。
3.如权利要求1所述的细胞磁分选系统，其特征在于,还包括与所述T形管的第二出口相连用于向所述第二出口处施加负压的装置。
4.如权利要求1所述的细胞磁分选系统，其特征在于,所述溶液驱动装置采用溶液管道蠕动挤压方式驱动，包括设置在所述细胞溶液源和所述细胞连续磁分选装置之间的主液泵和设置在所述细胞连续磁分选装置和所述目标细胞收集容器之间的从液泵。
5.如权利要求1至4任一项所述的细胞磁分选系统，其特征在于,所述控制单元包括通过控制线路连接所述溶液驱动装置的溶液流速控制器和连接所述细胞连续磁分选装置的磁场控制器，通过所述溶液流速控制器和磁场控制器控制未标记细胞和磁标记细胞在所述T形管的第二出口处反向运动完成磁标记细胞分选。
6.一种处理设备，其特征在于，具有如权利要求1至5任一项所述的细胞磁分选系统。
7.一种细胞磁分选装置，其特征在于,包括旋转磁场发生器、互为正反向地环绕在所述旋转磁场发生器上的正螺线管和逆螺线管，所述正螺线管的一端连通到细胞溶液源的溶液出口，另一端通过T形管与所述逆螺线管的一端连接，所述T形管的入口与所述正螺线管的出口连通，所述T形管的第一出口连通到所述逆螺线管的入口，第二出口连通到目标细胞收集容器的入口，第二出口方向与所述正螺线管的绕线方向一致，第一出口方向与所述正螺线管的绕线方向相反；其中，所述旋转磁场发生器在正、逆螺线管中产生的旋转磁场吸附并移动磁标记细胞，在正螺线管段，经过磁标记的目标细胞受磁场作用加速向所述T形管的分选口移动，而在逆螺线管段，经过磁标记的目标细胞受磁场作用逆液体流向向所述T形管的分选口移动，从而经过磁标记的目标细胞在所述T形管的分选口富集并排出。
8.如权利要求7所述的细胞磁分选装置，其特征在于,所述T形管的入口和第一、第二出口的起始部分均设置有液流停止开关。
9.如权利要求7所述的细胞磁分选装置，其特征在于,还包括与所述T形管的第二出口相连用于向所述第二出口处施加负压的装置。
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